專利名稱：無丟碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無丟碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和方法，其用于例如，
SAR、流水線型、閃爍型和折疊型模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中，傳遞函數(shù)是碼相對(duì)于輸入電壓的函 數(shù)，其中碼是因變量且電壓輸入是自變量。理想地每個(gè)臺(tái)階是一個(gè) LSB寬。臺(tái)階的中心的位置與理想情況的偏差被稱作集成非線性 (INL )。通常用LSB的分?jǐn)?shù)來表示INL。 DNL是連續(xù)的臺(tái)階的INL 之間的差值。理想情況是INL和DNL為零。例如，對(duì)于-.2LSB和+.2
LSB的相鄰INL, DNL是
DNL = INL (N,) — INL胸
DNL = -.4 LSB
這意味著臺(tái)階是-0,4 LSB,小于其應(yīng)當(dāng)?shù)闹怠Ｔ?l.O的DNL， 將從傳遞函數(shù)丟失碼，例如，該傳遞函數(shù)在數(shù)字閉環(huán)控制系統(tǒng)中是中 斷的。高度期望不會(huì)丟碼(NMC)。
在現(xiàn)有的連續(xù)逼近寄存器(SAR) ADC中，由于元件值的制造 變化出現(xiàn)這些遺漏碼的情況。這需要在制造時(shí)非常小心的處理和/或校 準(zhǔn)?？稍谥圃旃に囍羞M(jìn)行校準(zhǔn)，但是一旦在野外，隨著時(shí)間和溫度的 正常漂移能夠再次引起丟碼。由于該因素，很多SAR，流水線型、折 疊型、閃爍型ADC目前限于12-16位的精度。對(duì)于超出的精度，可 以使用2AADC。 一位SAADC轉(zhuǎn)換;漠?dāng)M輸入為數(shù)字輸出，然后轉(zhuǎn)換 數(shù)字輸出為模擬信號(hào)并將其反饋以和模擬輸入相加。模擬輸入和模擬 反饋中的任何差值導(dǎo)致ADC產(chǎn)生或多或少的數(shù)字脈沖。在任意時(shí)間的脈沖密度或者速率是模擬輸入的數(shù)字表示。相同的工作原理應(yīng)用于
多位和更高階i:aadc。 轉(zhuǎn)換引入了主要在感興趣的頻帶外的大量 量化噪聲。因此使用低通濾波器除去大部分該量化噪聲是慣例。通常
2aadc相比sar或者其他adc需要更大的面積且效率更低。在所 有類型的adc中，過采樣(大于兩倍信號(hào)帶寬的采樣)具有優(yōu)點(diǎn)。 然而，在許多應(yīng)用中，由過采樣導(dǎo)致的芯片到芯片的高輸出速率是不
期望的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于sar，流水線型，閃爍型 和折疊型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的另外的目的是提供這種改進(jìn)的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 和方法，從而提供dnl的顯著改進(jìn)。
本發(fā)明的另外的目的是向這種改進(jìn)的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)和 方法提供改進(jìn)的無丟碼性能。
本發(fā)明的另外的目的是提供這種改進(jìn)的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 和方法，其使用集成的芯片上數(shù)字濾波器，能夠減少芯片到芯片數(shù)據(jù) 速率并同時(shí)保持高的內(nèi)部芯片上采樣速率和精度。
本發(fā)明的另外的目的是提供這種改進(jìn)的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 和方法，其能夠采用過采樣速率來擴(kuò)展噪聲頻譜，并隨后使用限制頻 帶的濾波器除去帶外噪聲，從而減少帶內(nèi)誤差。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)結(jié)果是能夠?qū)崿F(xiàn)具有增加、減小或者相同的分辨率 的實(shí)質(zhì)上無丟碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其中通過下面步驟來實(shí)現(xiàn)該模數(shù)轉(zhuǎn)換 器利用比如熱噪聲的隨機(jī)噪聲或者有意地引入的噪聲的高頻振動(dòng)， 根據(jù)濾波器中抽頭(tap)的數(shù)目的函數(shù)，來驅(qū)動(dòng)作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 的集成部分的數(shù)字濾波器來恢復(fù)丟失的碼，所述有意地引入的噪聲例 如是來自偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器的噪聲，并且本發(fā)明另外實(shí)現(xiàn)了也能夠增 加碼的數(shù)目，并且呈現(xiàn)為后續(xù)且芯片外的組件的系統(tǒng)輸出。
然而，在其他實(shí)施例中，本發(fā)明不必實(shí)現(xiàn)所有這些目標(biāo)，且其權(quán)利要求不應(yīng)該限于能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)的結(jié)構(gòu)或者方法。
本發(fā)明的特征在于SAR/流水線型/閃爍型/折疊型無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn) 換器系統(tǒng)，其包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有與其LSB相關(guān)的顯著的隨機(jī)噪聲 分量且具有預(yù)定丟碼性能。存在響應(yīng)于高頻振動(dòng)提供n位輸出的數(shù)字 濾波器，且優(yōu)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能，其中所述高頻振動(dòng) 是由來自所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的m位輸入的所述隨機(jī)噪聲分量引入的。
在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)字濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以處于單一芯片 上，2L可以大于l且濾波器可以減少分辨率并恢復(fù)丟失的碼，SL可以 等于i且濾波器可以恢復(fù)丟失的碼，1可以小于l且濾波器可以增加 分辨率和恢復(fù)丟失的碼。數(shù)字濾波器可以是低通，帶通，高通，阻帶， sinc， IIR，和FIR濾波器的組中的之一。可能有用于將來自數(shù)字濾波 器的輸出位分辨率降低到預(yù)先選擇的低分辨率的截取電路?？赡苡杏?于將數(shù)字濾波器的無丟碼作為系統(tǒng)的輸出而輸出到芯片外的輸出電
路。數(shù)字濾波器可以包括用于頻帶限制2L位輸入的多個(gè)抽頭。它可以 包括用于平均2L位輸入的多個(gè)抽頭。該數(shù)字濾波器可以根據(jù)抽頭數(shù)目 的函數(shù)增加字寬。它根據(jù)作為抽頭數(shù)目的函數(shù)增加每個(gè)連續(xù)級(jí)中的丟 碼恢復(fù)。隨機(jī)噪聲可以包括顯著的熱噪聲。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以包括用于 對(duì)隨機(jī)噪聲作貢獻(xiàn)的隨機(jī)噪聲源?？赡苡杏糜谶x擇性地提供多個(gè)不同 輸入給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，多個(gè)數(shù)字濾波器以及用于選擇性地連接數(shù)字濾波 器中的一個(gè)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器的第二復(fù)用電路。
本發(fā)明的特征還在于一種從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的
方法，包括向具有預(yù)定2L位分辨率輸出和預(yù)定丟碼性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 提供模擬輸出，和傳送i位輸出到數(shù)字濾波器。數(shù)字濾波器根據(jù)坦 位輸出和SL位輸出的隨機(jī)噪聲分量的高頻振動(dòng)產(chǎn)生i位輸出，并優(yōu)于 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能。
在優(yōu)選實(shí)施例中，數(shù)字濾波器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以處于單一芯片 上，HL可以大于i且濾波器可以降低分辨率并恢復(fù)丟失的碼，nL可以 等于SL且濾波器可以恢復(fù)丟失的碼，2L可以小于i且濾波器可以增加 分辨率和恢復(fù)丟失的碼。來自數(shù)字濾波器的輸出位分辨率可以被減小到預(yù)先選擇的低分辨率。數(shù)字濾波器可以包括用于頻帶限制或者平均 l位輸入的多個(gè)抽頭。數(shù)字濾波器可以根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)增加字 寬，其可以根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)在每個(gè)連續(xù)級(jí)中增加丟碼恢復(fù)。隨機(jī) 噪聲可以包括顯著的熱噪聲且模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以包括用于對(duì)隨機(jī)噪聲 做貢獻(xiàn)的隨機(jī)噪聲源。


本領(lǐng)域技術(shù)人員從以下優(yōu)選實(shí)施例的描述和附圖可以想到其他
目的，特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的簡化示意性框圖2是使用連續(xù)逼近寄存器(SAR)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的圖l的模數(shù)轉(zhuǎn)
換器(ADC)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的更詳細(xì)的示意性框圖3示出了圖1和2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的典型的傳遞函數(shù)；
圖4是圖1的數(shù)字濾波器的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的更詳細(xì)的視圖5是對(duì)于概率與接近丟碼的碼的直方圖6是類似于圖5的輸入略微改變的視圖7是未采用本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的INL功能的圖解說明；
圖8是類似于圖7的采用本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的INL功能
的視圖9是未采用本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的DNL功能的圖解說明； 圖IO是類似于圖9的釆用本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的DNL功能 的視圖；且
圖11是根據(jù)本發(fā)明的具有到多個(gè)數(shù)字濾波器的多路復(fù)用輸入和 多路復(fù)用輸出的ADC系統(tǒng)；且
圖12是根據(jù)本發(fā)明的方法的框圖。
具體實(shí)施例方式
除了優(yōu)選實(shí)施例或者以下公開的實(shí)施例以外，本發(fā)明能夠具有其 他實(shí)施例并以多種方式實(shí)踐或執(zhí)行。因此，應(yīng)該理解本發(fā)明的應(yīng)用不限于如下面描述中提出或在所述圖中示出的組件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和設(shè)置。 如果在這里僅描述一個(gè)實(shí)施例，此處的權(quán)利要求不限于該實(shí)施例。此 外，不限制性地閱讀此處的權(quán)利要求，除非存在明確的和令人信服的 證據(jù)來表明某些例外、限制或權(quán)利放棄。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)10包括模數(shù) 轉(zhuǎn)換器12和數(shù)字濾波器14。在線16上向ADC 12提供模擬輸入，其 中將ADC 12的數(shù)字輸出提供給數(shù)字濾波器14，該數(shù)字濾波器14隨 后在線18上提供數(shù)字輸出。根據(jù)本發(fā)明，外部噪聲源20可被應(yīng)用于 ADC12的輸出或者它的輸入20'，以與本發(fā)明相一致。舉例來說，模 數(shù)轉(zhuǎn)換器可以具有十二或者十三位分辨率和具有90%概率無丟碼的 預(yù)定傾向。根據(jù)本發(fā)明，可以通過偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器22間歇地啟動(dòng) 源20或者20'。模數(shù)轉(zhuǎn)換器12可以包括多個(gè)不同種類的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 例如，連續(xù)逼近寄存器(SAR)，流水線型，閃爍型，或者折疊型模 數(shù)轉(zhuǎn)換器。
在該特定的實(shí)施例中，可以以圖2的SARADC 12a來實(shí)現(xiàn)ADC 12，該SARADC12a包括釆樣和保持電路30，比較器32， SAR邏輯 電路34和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 36。 SARADC 12a以常規(guī)方式工作，
即，在輸入38接收輸入模擬電壓Vin并采樣及保持該電壓，并同時(shí)將
該電壓提供到比較器32的一個(gè)輸入40。 SAR控制邏輯34產(chǎn)生表示 中頻段的碼。該碼由DAC 36轉(zhuǎn)換為在比較器32的輸入42處傳送的 模擬電壓。比較器32隨后提供如下輸出到SAR控制邏輯34，該輸出 表示線42上的DAC電壓VDAC大于或者小于在線40上的輸入電壓。 如果小于，則SAR控制邏輯34產(chǎn)生作為在線42上的電壓和線46上 的電壓之間的一半的另一碼，且通過DAC36將該電壓提供到線42。 SAR ADC 12a繼續(xù)以這種方式以半步上下地連續(xù)逼近線40上的電 壓。在輸出線44上提供該結(jié)果作為線38上的輸入電壓Vin的數(shù)字表 示。數(shù)字濾波器可以是任何適當(dāng)?shù)念愋停绲屯?，帶通，高通，?帶，sinc， IIR， FIR濾波器。
ADC的傳遞函數(shù)如圖3所示，其中碼是因變量且電壓in是自變
9量。理想地每個(gè)臺(tái)階是一個(gè)LSB寬。然而，情況不總是這樣。由于處 理變化，例如，臺(tái)階并不總是相等或者被正確設(shè)置。臺(tái)階的中心位置 與理想情況的偏差被稱作集成非線性(INL)。通常用LSB的分?jǐn)?shù)來 表示INL。在圖3中，示出了傳遞特性50，且每個(gè)中心理想地位于臺(tái) 階Cn。， Cih， Cn2， Cn3等的中心。然而，能夠看到，在小于理想狀 況時(shí)，相比于理想情況其中中心將分別漂移到56和58的情況，臺(tái)階 N2可以是更寬的52，或者更窄的54。通過使用減和加，漂移的量由 LSB的分?jǐn)?shù)和方向表示。連續(xù)臺(tái)階的INL之間的差值已知為差分非線 性或者DNL。 INL和DNL理想地是零。也就是說，DNL等于臺(tái)階 的INL減去臺(tái)階N2的INL。假定臺(tái)階K的INL是、2 LSB，且臺(tái) 階]\2的INL是+.2LSB，這給出了-.4LSB的DNL。這意味著該臺(tái)階 是-.4LSB,小于其應(yīng)當(dāng)?shù)闹?。總是考慮負(fù)的DNL。對(duì)于在-lLSB的 DNL,將從傳遞函數(shù)丟失碼。例如，在圖3中，由于處理缺陷，未出
現(xiàn)臺(tái)階Ns。因此，如果進(jìn)入Vlh或Vll2或Vn3及以下的電壓，則將出
現(xiàn)用于該臺(tái)階的特定碼。然而，進(jìn)入電壓Vn5沒有給出這種碼，僅存
在用于N4的代碼。
本發(fā)明的結(jié)果是能夠通過使用與模數(shù)轉(zhuǎn)換器相關(guān)的隨機(jī)噪聲或 高頻振動(dòng)(比如熱噪聲)來實(shí)現(xiàn)具有增加、減小、或者相同分辨率的 一種無丟碼的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如果隨機(jī)噪聲，熱噪聲或者其他噪聲不足， 可以有意地引入噪聲，例如，使用偽隨機(jī)噪聲發(fā)生器。能夠通過作為 模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的集成部分的數(shù)字濾波器來使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出 和噪聲的高頻振動(dòng)，以根據(jù)濾波器中的抽頭數(shù)目的函數(shù)來恢復(fù)丟失的 碼。與該噪聲相關(guān)的高頻振動(dòng)還可以用于增加可用的碼的數(shù)目，且因 此增加系統(tǒng)的精度。并且另外，該增加的精度和增加的碼數(shù)能夠被呈 現(xiàn)為對(duì)隨后的和芯片外部件的系統(tǒng)輸出。
這是通過采用數(shù)字濾波器進(jìn)行頻帶限制或者平均模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 輸出而簡單地實(shí)現(xiàn)的。例如，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，如圖4，數(shù)字濾波器14a 可以包括一個(gè)或多個(gè)sine濾波級(jí)，60， 62, 64,和66。其以下面方 式工作，例如，假定來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的線68上的m位輸出是十三位輸出但是丟失了其中一個(gè)碼。第一 sine級(jí)60進(jìn)行例如六十四個(gè)采樣 和保持周期的平均。將六十四個(gè)十三位數(shù)相加，且然后除以六十四， 結(jié)果是來自級(jí)60的十九位輸出。以這種方法繼續(xù)，級(jí)62將來自線70 上的其輸入的六十四個(gè)十九位數(shù)相加，這將產(chǎn)生線72上的二十五位 輸出。每次在級(jí)中進(jìn)行平均六十四個(gè)(數(shù))的工作，輸出中的位的數(shù) 目將增加成比例的數(shù)。根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)來增加字寬。例如，因?yàn)?以二進(jìn)制方式六十四被表示為26,由此輸出位數(shù)增加六。如果以三十 二平均操作該級(jí)，則輸出將增加五位如果是128,則增加七位?？?之，字以基數(shù)的指數(shù)增加對(duì)于64或26字寬增加6，對(duì)于32或者25 字寬增加5，對(duì)于128或者27字寬增加7。這在當(dāng)前其輸出為三十一 位的級(jí)64中以及其輸出為三十七位的級(jí)66中繼續(xù)。因此輸出分辨率 顯著地增加。此外，例如，如果在初始的十三個(gè)中存在丟碼，使得僅 有十二個(gè)碼而不是十三個(gè)，則因?yàn)榫€70上的十九位將僅為十八位且 線72上的二十五位將是二十四，因此這不是主要的損害。線74上的 三十一位將是三十位。線76上的三十七位將是三十六位。另外，假 定位的數(shù)目以這種方式增加，則保證無丟碼。
只有當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出隨時(shí)間變化時(shí)，頻帶限制濾波器才改進(jìn) 無丟碼的分辨率。如果轉(zhuǎn)換器輸出是恒定的，那么它的可能的輸出的
每一個(gè)將帶來來自濾波器的唯一輸出，且濾波器加轉(zhuǎn)換器的無丟碼分 辨率將與未濾波的轉(zhuǎn)換器的分辨率相同。如前所述，即使相應(yīng)的輸入
恒定，熱噪聲及其他電路噪聲源保證最現(xiàn)代的高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸 出總是隨時(shí)間變化。做為選擇地，設(shè)計(jì)者可以選擇使用比如高頻振動(dòng) 的技術(shù)將噪聲插入到轉(zhuǎn)換器中。
此外，可能比需要的更加精確，例如，當(dāng)前很少的應(yīng)用需要三十 七位的精度。出于該目的，可以使用截取電路78來將輸出位減小到 某個(gè)期望的大小。例如，如圖所示的輸出線80上是二十四位。截取 電路78能夠是僅具有二十四位性能的寄存器或者其能夠是僅一組其 中僅存在二十四個(gè)導(dǎo)體而不是三十七個(gè)導(dǎo)體的輸出導(dǎo)體，且筒單地不 傳送剩余的十三個(gè)輸出。
ii已經(jīng)發(fā)現(xiàn)濾波器越長，其在丟碼中填充越好。總的抽頭的數(shù)目控
制丟碼性能的改進(jìn)以及增加精度。因此通過增加級(jí)60， 62， 64，或者 66的數(shù)目或者每級(jí)進(jìn)行數(shù)目平均或頻帶限制的操作，能夠增加精度和 無丟碼性能。優(yōu)選地圖1的adc 12和數(shù)字濾波器14處于單一芯片上， 以使得adc 12和數(shù)字濾波器14 一起表現(xiàn)為模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其傳遞 無丟碼輸出到芯片外作為系統(tǒng)的輸出，且任何的精度增加都是期望 的。不管到數(shù)字濾波器14的j3iL輸入大于，小于或者等于數(shù)字濾波器 14的i位輸出，都將恢復(fù)丟碼。僅有的差別在于，其中如果hl大于且， 則分辨率提高或精度均提高。當(dāng)J2L小于l時(shí)，分辨率將降低且當(dāng)坦 等于分辨率無變化。典型地，具有超過lsb的所述二分之一 的標(biāo)準(zhǔn)偏差的隨機(jī)噪聲將恢復(fù)丟碼并增加精度。隨機(jī)噪聲可以具有顯 著的熱噪聲分量。這里也重要的是，標(biāo)準(zhǔn)偏差等于隨機(jī)噪聲的大約二 分之一或者lsb的四分之一。
在直方圖90中示出了使用本發(fā)明出現(xiàn)丟碼的概率，如圖5。這 里，通過碼]\4和N6的平均恢復(fù)丟碼n5。作為這里由存在的代碼N3 和N7表示的副作用，可以使相鄰的碼更窄。該平均將如圖所示在92 出現(xiàn)，其雖然為簡單起見被示為平滑函數(shù)，但實(shí)際上由許多小的臺(tái)階 組成。這里重要的是無論何時(shí)進(jìn)行平均，簡單地通過將接近丟碼的相 鄰碼進(jìn)行平均的事實(shí)使得丟碼Ns出現(xiàn)。隨著輸入電壓改變，曲線92 將移動(dòng)。例如，如果輸入電壓略微增加，曲線92將移動(dòng)到92'，如圖 6，但其將仍在那里。實(shí)際上，不同電壓將提供多個(gè)不同位置，即， 在這種情況下，如圖4所示在級(jí)中的平均的數(shù)目是六十四，對(duì)于曲線 92將有六十四個(gè)這種可能的位置，因此從級(jí)60從十三到十九增加了 額外的六位精度，且從級(jí)62從十九到二十五增加了額外的六位精度， 等等。
本發(fā)明的效果可以參見圖7-10。在圖7中，示出了用于沒有使用 本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的inl 100。圖8示出了和隨機(jī)噪聲高頻振 動(dòng)相結(jié)合使用本發(fā)明的頻帶限制或者平均濾波器的inl 102。能夠從 圖7和圖8的比較中看到圖8提供了更平滑的inl。類似地，圖9示出了用于未使用本發(fā)明的相同模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的DNL。這里注意 DNL特性104具有多個(gè)非常高的偏移106，且108是在正方向第二高 的，且110和112是在負(fù)向最高的。認(rèn)識(shí)到(recall)不合需要的高正 值不產(chǎn)生丟碼。然而，高度關(guān)注高負(fù)值IIO，且特別地是接近-1 LSB 的122。在符合112的該點(diǎn)的碼很可能是丟碼。然而，在本發(fā)明中， 在數(shù)字濾波器中采用頻帶限制或者平均技術(shù)，并定義模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng) 為模擬變換器加數(shù)字濾波器，并典型地在同一芯片上封裝它們，因此 使用本發(fā)明時(shí)，圖10的DNL 114的正負(fù)偏移顯著減小，由此，由于 這些原因而實(shí)際上存在無丟碼的保證?，F(xiàn)在，例如SARADC的模數(shù) 轉(zhuǎn)換器能夠具有曾經(jīng)僅以SA模數(shù)轉(zhuǎn)換器可容易地獲得的高精度。通 過該增加的分辨率和無丟碼的實(shí)際保證，可以在多路復(fù)用系統(tǒng)120中 實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)，如圖11，其中，第一復(fù)用122能夠選擇多個(gè)輸入124的 任意一個(gè)以傳送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器12。能夠然后將ADC 12的2L個(gè)輸出 傳送到第二復(fù)用126,該第二復(fù)用126能夠通過14x將這些輸出提供 到數(shù)字濾波器14a的任意一個(gè)。
本發(fā)明還包括涉及提供模擬輸入到具有HL位分辨率輸出和預(yù)定 丟碼性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的方法，如圖12的步驟130。然后以隨機(jī)噪聲 分量將SL位輸出傳送到數(shù)字濾波器，如步驟132?？梢允褂猛獠吭肼?源134增加或提升該隨機(jī)噪聲，如由圖1中的組件20， 20'和22指示
的。在數(shù)字濾波器中從HL位輸出和HL位輸出的隨機(jī)噪聲的高頻振動(dòng) 產(chǎn)生1位輸出，且優(yōu)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能，如步驟l34。
雖然在某些附圖且沒有在其它附圖中示出本發(fā)明的特定特征，為 了便利每個(gè)特征可以和根據(jù)本發(fā)明的其它特征的任意或全部結(jié)合。此 處使用的字"包括"，"包含"，"具有"和"有"意在被廣泛地和全面地解 釋，且不限于任何物理互聯(lián)。此外，在本申請(qǐng)中公開的任何實(shí)施例不 被認(rèn)為的僅有的可能的實(shí)施例。
此夕卜，在本專利申請(qǐng)的專利審查期間做出的任意修改不是放棄提 交的本申請(qǐng)中存在的任意權(quán)利要求的元素本領(lǐng)域技術(shù)人員不能合理
地期望撰寫出在字面上包含全部可能的等效的權(quán)利要求，在修改時(shí)很多等效是不可預(yù)見的且超出了所放棄的內(nèi)容(即使有的話)的合理的 解釋，在修改下面的理論基礎(chǔ)可能僅承載對(duì)許多等效的離題的關(guān)系， 和/或存在許多其他理由使得本申請(qǐng)人不能期望描述用于任意修改的 權(quán)利要求元素的某些非實(shí)質(zhì)的替代。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將想到其他實(shí)施例且在以下權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種SAR/流水線型/閃爍型/折疊型無丟碼模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有與其LSB相關(guān)的顯著的隨機(jī)噪聲分量且具有預(yù)定丟碼性能；數(shù)字濾波器，響應(yīng)于高頻振動(dòng)提供n位輸出，且優(yōu)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能，其中所述高頻振動(dòng)是由來自所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的m位輸入的所述隨機(jī)噪聲分量引入的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字濾波器 和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器處于單一芯片上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，hl大于^且所述 濾波器降低分辨率并恢復(fù)丟失的碼。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，hl等于^且所述 濾波器恢復(fù)丟失的碼。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，hl小于i且所述 濾波器增加分辨率并恢復(fù)丟失的碼。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字濾波器 包括低通，帶通，高通，阻帶，sine, IIR和FIR濾波器的組中的一 種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于將來自 所述數(shù)字濾波器的輸出位分辨率降低到預(yù)先選擇的低分辨率的截取 電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于將所述 數(shù)字濾波器的無丟碼輸出傳送到芯片外作為所述系統(tǒng)的輸出的輸出 電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中所述數(shù)字濾波器包 括用于頻帶限制2l位輸入的多個(gè)抽頭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中所述數(shù)字濾波器包括用于平均所述nL位輸入的多個(gè)抽頭。
11. 根據(jù)權(quán)利要求i的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字濾波器 根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)在每個(gè)連續(xù)級(jí)中增加字寬。
12. 根據(jù)權(quán)利要求i的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字濾波器 根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)在每個(gè)連續(xù)級(jí)中增加丟碼恢復(fù)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述隨機(jī)噪聲包 括顯著的熱噪聲。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器 包括用于對(duì)所述隨機(jī)噪聲做出貢獻(xiàn)的隨機(jī)噪聲源。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1的模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于向所述 模數(shù)轉(zhuǎn)換器選擇性地提供多個(gè)不同輸入的第一復(fù)用電路，多個(gè)所述數(shù) 字濾波器和用于選擇性地連接所述數(shù)字濾波器中的一個(gè)與所述模數(shù) 轉(zhuǎn)換器的第二復(fù)用電路。
16. —種從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方法，包括 將模擬輸入提供到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所迷模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有預(yù)定的坦位分辨率輸出和預(yù)定的丟碼性能；將具有隨機(jī)噪聲分量的所述2L位輸出傳送到數(shù)字濾波器；在所述數(shù)字濾波器中根據(jù)所述HL位輸出和所述2L位輸出分量的隨機(jī)噪聲的高頻振動(dòng)產(chǎn)生l位輸出，且優(yōu)于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述數(shù)字濾波器和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器處于單一芯片上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，2L大于i且所述濾波器降低分辨率并恢復(fù)丟失的碼。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，2L等于fiL且所述濾波器恢復(fù)丟失的碼。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，SL小于i且所述濾波器增加分辨率并恢復(fù)丟失的碼。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方法，其進(jìn)一步將來自所述數(shù)字濾波器的輸出位分辨率降低到預(yù)先選擇 的低分辨率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方法，其中，所述數(shù)字濾波器包括用于頻帶限制nL位輸入的多個(gè)抽頭。
23. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述數(shù)字濾波器包括用于平均2L位輸入的多個(gè)抽頭。
24. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述數(shù)字濾波器根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)在每個(gè)連續(xù)級(jí)中增加 字寬。
25. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述數(shù)字濾波器根據(jù)抽頭數(shù)目的函數(shù)在每個(gè)連續(xù)級(jí)中增加 丟碼恢復(fù)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述隨機(jī)噪聲包括顯著的熱噪聲。
27. 根據(jù)權(quán)利要求16的從模數(shù)轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)提供無丟碼輸出的方 法，其中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器包括用于對(duì)所述隨機(jī)噪聲做出貢獻(xiàn)的隨機(jī) 噪聲源。
全文摘要
通過下面步驟能夠獲得從SAR，流水線型，折疊，閃爍模數(shù)轉(zhuǎn)換的無丟碼輸出提供模擬輸入到具有預(yù)定m位分辨率輸出和預(yù)定丟碼性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，和在數(shù)字濾波器中根據(jù)m位輸出和m位輸出的隨機(jī)噪聲分量的高頻振動(dòng)產(chǎn)生n位輸出，且優(yōu)于模數(shù)轉(zhuǎn)換器的預(yù)定丟碼性能。
文檔編號(hào)H03M1/38GK101473541SQ200780022518
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者A·V·格賴, C·萊登, P·布蘭尼克 申請(qǐng)人:阿納洛格裝置公司